數字技術對海洋產業生態化的影響
——以青島市為例

茍露峰,王寧

(青島理工大學商學院 青島 266520)

0 引言

2005年“綠水青山就是金山銀山”理論首次被提出,2022年黨的二十大對環境保護提出了更高要求——堅持生態環境保護,堅持污染防治低碳發展,在發展經濟過程中同樣要兼顧生態環境保護工作。在海洋生態保護上,我國“十二五”規劃明確提出“推進海洋經濟發展”,黨的十八大將海洋強國提升到國家發展戰略層面,黨的二十大進一步強調發展海洋經濟的同時保護海洋生態環境,加快建設推進我國進入海洋強國行列。科技強國作為我國的基本國策,數字技術已成為21世紀國家發展的科技主流。《中國數字經濟發展白皮書(2022)》中指出,2021年,我國數字經濟發展取得新突破,數字經濟規模達到45.5萬億元,占GDP比重達到39.8%,數字經濟規模位居全球第二。我國數字技術應用已經成為國民經濟的“穩定器”和“加速器”,但在海洋產業當中,數字技術應用方面程度不高、應用深度不夠、應用技術陳舊等問題亟待解決。2021年我國海洋生產總值首次突破9萬億元,海洋產業對我國GDP貢獻持續增加,海洋產業可持續發展理應得到重視。將數字技術與海洋產業結合,普及數字技術,更新數字技術,讓海洋產業在正常發展中,逐步實現產業全過程生態化,助力我國海洋產業可持續性、綠色化發展。

青島地處我國華東地區,東瀕黃海,是國家重要的現代海洋產業發展先行區、東北亞國際航運樞紐、海上絲綢之路的重要節點城市。青島海岸線綿長蜿蜒,擁有得天獨厚的海洋優勢。青島海洋產業在支持自身經濟發展的同時又可以帶動周邊產業和其他省(自治區、直轄市)經濟發展,是山東省整體的經濟支柱。青島市政府工作方案也對于發展智慧海洋、注重海洋生態、建設海洋大數據中心、海洋產業數字化轉型提出了新要求。目前關于數字技術融入海洋產業生態化的研究資料較少、現有資料陳舊等問題,理論研究與經濟發展不同步。因此引入數字技術助力海洋產業生態化發展,讓海洋產業可持續的健康發展刻不容緩。

1 海洋產業生態化的內涵與經驗梳理

1.1 海洋產業生態化的內涵

對于產業生態化概念方面國內外學者并未對這一概念和過程進行單獨界定,其最早源自1989年羅伯特·弗羅什和尼古拉斯·蓋洛普發表文章《制造業的戰略》(Strategies for manufacturing)中關于“產業生態系統”(the Industrial Ecosystem)的概念,文章中記錄了“工業企業可以采用新的生產方式來大大減少對環境的影響”[1]。此外書中還提出為了促進產業的可持續健康發展,在相關產業系統建設過程中,使用自然界的能量傳遞、通過生態手段進行元素物質流動等生態循環原理。自此以后,產業生態學研究被廣泛重視并開始快速發展[2]。1992年,Tibbs[3]對產業生態學理論進行了界定,從本質上介紹和討論了產業生態化,將產業生態化與產業基礎設計相結合,成為一系列環環相扣的人造生態系統,與全球自然生態系統相連接。Lowenthal等[4]研究分析了產業生態化中的能源系統,以及在生態化產業過程中涉及的材料和能源、元素循環要求。旨在促進工業生態學的理論基礎,有助于開發比較能源生產和產業生態化工具,包括系統給物質、信息流動和能量來源對社會和環境的影響。隨后,學術界開始重視產業生態化科目研究,將產業生態化當作一個實體概念并逐漸試驗落地。

20世紀90年代西方產業生態相關理論引入,劉則淵等[5]對于產業生態化的概念做出界定,即將生態環境作為物質生產過程中的重要參與者,使得受產業活動影響導致的自然資源消耗環節融入生態系統自身物質和能源的大循環體系中,依靠整體生態系統的凈化作用實現綠色生態化和可持續發展。陸宏芳等[6]以廣東地區產業生態系統為研究對象,針對當時產業生態化評價指標缺失和不完善的情況提出了具體的數值界定和評價指標。在資源消耗、內部循環、產出交換、廢棄排放等方面,構建了區域產業生態系統能值分析指標體系。

目前產業生態化理論已經得到成熟研究,但是國內外對于產業生態化與海洋相結合方面還未建成相關體系,海洋產業生態化的概念在學術界尚未達成共識。基于國內外產業生態化的研究,本文認為海洋產業生態化即將海洋生態系統融入海洋產業,再提高海洋資源利用率,減少生產環節、轉運環節過程中資源損耗,降低污染排放并利用海洋生態循環的迅速性,加快對資源生產過程破壞環境的修復,實現海洋相關產業綠色清潔生產和海洋生態系統的可持續發展。

1.2 國外海洋產業生態化經驗梳理

1.2.1 美國

2022年,美國國家科學技術委員會(NSTC)發布《2022—2028年海洋科技機遇與行動》[7],提出建設具有韌性的海洋科技基礎設施。“韌性”即通過人工智能和機器學習等數字技術,提升海洋科技基礎設施建設,實現凈零碳排放的目標,有效減少溫室氣體排放,遏制溫室效應發展。具體措施主要包括探索研究改造污染船只;利用數字技術控制船舶噪聲、海洋垃圾和污染燃料,保護海洋生態系統;改進數據管理和網絡基礎設施系統,以確保公眾及時獲得和使用海洋數據等。

同時美國國家海洋和大氣管理局(NOAA)宣布與國際海洋基金會(TOF)建立合作關系并簽署了一份協議,為國家與國家之間的活動提供合作框架,促進人類對全球海洋的研究、保護和認知。

1.2.2 英國

英國政府發布《綠色未來:英國改善環境25年規劃》[8],通過可持續地利用資源,減少產生垃圾塑料,使海洋更清潔、更健康。通過充分利用新興技術,建設一個更清潔、更環保的國家,并從綠色清潔生產革命中獲得經濟回報。目前海洋酸化和對珊瑚礁的破壞是威脅英國海洋環境的兩大因素,為解決此項問題,由英國政府提供經濟支持,并與其他國家合作,推動監測和收集數據方面技術突破和創新,在政策和技術上共同保護英國海洋生態系統。

英國以現有計劃為基礎,通過完善管理生態協調的保護區網絡,全方位保護最具生物多樣性價值的地點。英國將引入數字技術支持,以應對海洋環境壓力的變化、氣候變化,以幫助管理海洋環境。通過遙感、地球觀測衛星與大數據庫信息結合,保護海洋棲息地和海洋生物,提高海洋系統復原能力,使海洋資源能夠更好地應對人類生產活動的破壞性壓力,并更迅速地從風暴和污染事件等個別事件中恢復過來。

1.2.3 澳大利亞

澳大利亞政府很早便將科技與海洋資源相結合,旨在高效合理利用海洋資源。政府出臺《澳大利亞海洋科技計劃》《海洋研究與創新戰略框架》等政策,通過政府規定劃分各州及其下屬地區之間的海洋管轄區域,各地區對責任海域直接管理,并結合新興科技產業進行海洋管理,為澳大利亞海洋產業進一步實現可持續發展。

同時政府為了進一步保護海洋資源,同步制定了澳大利亞海洋產業發展戰略。通過海洋產業的綜合管理,重點放在數字技術開發和養護海洋漁業資源中,并且將發展成果直接鏈接到其他產業行業中,實現海洋生態環境的綠色化和生態化,這也為澳大利亞發展濱海旅游業提供了基礎保障,生態環境的可持續發展推動澳大利亞海洋經濟的可持續發展。

2 數字技術助力海洋產業生態化轉型模式探討

根據2021年《中國海洋經濟統計公報》[9]顯示,2021年我國海洋生產總值比上年增長8.3%,沿海地區生產總值貢獻達到15%。其中青島市2021年海洋生產總值居全國沿海同類城市第一位,青島海洋交通運輸業、海洋船舶、海洋工程、海洋材料制造等重點海洋產業實現較大增長。通過選取青島市重點海洋產業:海洋漁業、海洋交通運輸業、海洋生物醫藥和濱海旅游業現狀進行分析,并提出切實可行的數字技術融合模式,解決青島市限制海洋產業GDP增長等一系列問題。

2.1 青島主要海洋產業發展情況

2.1.1 海洋漁業

青島市氣候四季分明,夏無酷暑,冬少嚴寒,屬溫帶季風氣候。海域開闊,水深較大,地形上海岸邊坡度較大,離岸比較平緩。氣候適宜,地理位置優越使青島發展海洋漁業具有得天獨厚的優勢。2021年青島農林牧漁業增加值500.05 億元,比上年增長6.8%;海水、淡水養殖面積3.7萬hm2,增長5.8%;遠洋漁業產量14.8萬t,增長0.7%。

青島海洋漁業產業經濟始終保持增長趨勢,但是由于發展模式、技術體系等方面缺失,與現代化海洋漁業還有一定差距。目前,青島海洋漁業仍然存在只看經濟效益,忽視生態效益的情況。經濟發展和生態環境保護之間的矛盾極為突出,水資源污染嚴重,對于海洋資源環境治理方面仍需管理;青島海洋漁業同樣面臨一些技術問題,海洋漁場模擬生態環境技術能力薄弱,北方海洋夏季氣溫高、氧氣較少,環境條件無法改善;養殖業中生物食物鏈較為單一導致食物網不穩定,影響海洋漁業資源可持續發展能力;海域水棲生物資源監測能力不足,導致漁業資源難以準確評價和精準采捕[10];青島海洋漁業主要開發水下領域,而水上空間并未充分利用,水上水下立體空間綜合開發能力弱,使得海洋漁業空間利用不足,資源浪費嚴重。

2.1.2 海洋交通運輸業

目前,青島已經實現大規模港口建設,包括青島港、董家口港、黃島油港區等在內的五大港口,每年完成貨物吞吐量共計5億～6億t。青島港口建設較早,行業服務標準不成體系,運輸服務質量很大程度上依靠從業人員個人能力支持,難以規模化管理;港口老化導致物流處理效率低下;人工操作也容易發生災害威脅他人生命安全;港口各部門之間通信能力存在傳輸時間,影響港口作業效率,港口在海上、陸地物流樞紐點和進出口物流基礎設施之間的連接作用不足,物流整體數據利用率較低。船舶-港口-陸地之間物流信息連接不足,增加了青島港口物流處理時間,影響企業的生產進度和貨物交付時間。青島海洋運輸由于基礎設施匱乏,技術缺陷且積累不足、產業制度不規范等歷史原因,導致行業起步較晚,產品質量和服務不到位,行業供給不足,產業化程度較低,導致了用戶需求難以得到及時滿足。

2.1.3 海洋生物醫藥行業

國家對海洋生物醫藥的政策支持和研發力度不斷加大,這也促使海洋生物醫藥產業化進程加快,2021年我國海洋生物醫藥業全年實現增加值494億元,比上年增長18.7%。早在1970年,青島市相關醫藥行業便開始海藻制藥的研究,改革開放以后,青島海洋醫藥產業的研究相關成果已經處在國際前沿,并取得了一系列創新成就,國內大部分海洋醫藥都來自青島各高校、科研院和醫藥研究企業機構。

青島海洋生物醫藥行業發展勢頭迅猛,在現有海洋資源條件下,青島海洋生物醫藥產業特色并未得到展現,醫藥領域創新能力較低[11]。在科技飛速發展的大環境下,眾多臨海省(自治區、直轄市)均踏入海洋生物醫藥領域,這也讓青島海洋生物醫藥行業內競爭愈加激烈。同時,人口劇增導致海洋環境污染,進而影響生態環境中海洋生物活性,從而降低海洋生物制藥材料質量,影響整個研發流程甚至達不到理想的實驗結果,不能開展下一步環節[12]。

2.1.4 濱海旅游業

隨著助企紓困和刺激消費政策的陸續出臺,青島濱海旅游市場逐步回暖,全年實現增加值15 297億元,比上年增長12.8%。目前,青島濱海旅游業還是傳統型旅游方式,旅游業基礎設施較為完善但是文化產業展現不足,海洋文化資源被大量浪費。根據青島濱海旅游業的發展情況來看,文化整合工作較差,文創產品類型較少,沒有讓游客體驗到獨特“山海間的青島”,并未給游客留下深刻印象;對旅游產品的質量重視不夠,忽略了在發展旅游資源中融入自身特色。

2.2 數字技術融合模式

根據中國互聯網絡信息中心(CNNIC)發布的第49次《中國互聯網絡發展狀況統計報告》顯示,截至2021 年12 月,我國網民規模達10.32 億人,較2020年12 月增長4 296 萬人,互聯網普及率達73.0%。5G 互聯網的普及讓智能手機與電腦實現信息的互聯互通,加速信息流動和處理效率,讓信息從個人端口向外輻射。

將數字技術引入青島海洋漁業產業,使得傳統海洋漁業轉型為注重信息流動與加工的智慧管理型漁業,建立智能化養殖系統,幫助青島地區海洋牧場高質量發展;在海洋交通運輸方面,數字技術提供實時物流實況信息、利用物流數據等多種服務,極大增加港口物流運輸效率。建立智能鐵路環繞港口碼頭,并對整個運輸流程跟蹤,管理保證港口運輸的安全性、及時性,建立港口社區系統;互聯網、人工智能等數字技術為生物醫藥提供新技術支持,加快生物提取和藥物實驗環節進程,推進青島海洋生物醫藥產業創新,增加青島市生物醫藥行業競爭力。利用大數據技術檢測海洋生態環境水質、水溫、含氧量等信息,保證生物醫藥制藥環節原材料高質量,在源頭上保障青島海洋生物醫藥行業發展;同時以青島海洋旅游項目為主線,建設青島智慧旅游城市,利用數字技術開發應用軟件,以數字智能支持五大要素提供智能服務,讓首次踏入青島的游客也有賓至如歸之感,有利于增強游客的歸屬感,增加游客對青島“紅墻綠瓦,碧海藍天”的向往感。提出“青島智能旅游指標”,從大數據、人工智能技術統計游客人數、男女比例、年齡段等信息,經過數字分析后有的放矢改善景區服務。

3 數字技術助力海洋產業生態化轉型實施路徑

3.1 海洋漁業

幫助青島海洋養殖業構建環保智能養殖基礎體系,通過數字技術建立“海洋水產新產業生態系統”,將依靠肉眼觀測和經驗養殖的傳統方法逐步轉換。將飼料機復合傳感器等標準化、自動化器材普及到海洋漁業養殖場中,節省勞動力和飼料費,降低養殖門檻。為了精確控制流程并進行數據積累和共享,系統中人工智能(AI)程序模塊將記錄信息并由大數據程序分析計算,進一步優化飼養程序,實現高度智能化。

海洋水產新產業生態系統具體流程包括:

(1)事前預測。通過互聯網軟件模擬預投放養殖水產全部流程,并增加后續投入環節,根據不同水產生物傳染病發生的概率增加養殖損失,讓養殖戶在投放幼苗之前即可獲得合理預期。

(2)信息收集。利用人工智能+大數據技術,在養殖過程中持續關注幼苗生長情況、生長環境、溫差、水質等信息,通過傳感器記錄實時信息入庫分析,實時調整養殖計劃。人工智能技術也可以追蹤表現異常的水產生物并及時鎖定位置,報告飼養者進行捕撈清除,保證水產品的安全性。

(3)產品質檢。對于抽檢批次的產品,通過大數據系統記錄從幼苗投放環節到達到出售標準之間全過程信息,利用實驗室檢測與AI、大數據技術相結合的智能質檢技術,快速準確獲得檢驗結果,節省養殖戶的等待時間和成本,也為質檢機構提供便利。

(4)產銷結合。引進水產品養殖-委托銷售-流通-進出口環節全過程“智能水產品冷鏈”體系,保證整個過程綠色環保、消費者使用手機軟件掃描包裝條碼即可查到從養殖-流通-上架整個環節的信息記錄,同時對于問題水產也可以通過批次信息及時追回,防止食品安全問題影響擴大。(圖1)

圖1 海洋水產生態系統Fig.1 Marine aquatic ecosystem

3.2 海洋交通運輸業

利用數字技術支持海運物流產業自動化、智能化,研發使用新型智能集裝箱系統,記錄貨物裝箱到卸貨的整個運輸環節,對貨物情況留下圖片和視頻記錄,并將相關貨物信息計入大數據系統,幫助相關海運公司管理貨物。若貨物出現問題也可以提高追回速度,為海關執法部門提供便利。將船舶-港口-陸地之間物流信息通過互聯網信息傳輸進行互通,建立綜合“港口社區系統”。具體包括:當船舶出港時,進港地區和收獲方則可以立即收到提醒,出港路線、入港時間、貨物具體位置、預計卸貨時間等詳細信息都支持查詢,并進行實時位置報告。港口收到預計到達時間后進行碼頭安排和后續卸貨工作,通過系統預測港口完成的作業時間,收貨方收到預測信息則可以安排時間取貨,減少貨物在中轉環節的滯留時間,也保證了食品貨物的新鮮度。2022 年我國“雙11”期間全網交易額為5 571億元,包裹數量約為5.52億個,海運物流基礎設施之間的數字化,將會減少物流費用并創造附加價值(圖2)。

圖2 港口社區系統Fig.2 Port community system

建設港口運輸單獨數字鐵路,將港口各部分區域連接起來,通過港口-鐵路的自動化裝卸系統,數字智能載貨車根據貨物運輸程序從鐵路線下來到港口的物流分配據點,自動卸貨系統將集裝箱放置到數字系統指定位置,保證運輸全過程數字系統自動化。整個數字化智能運輸流程無須人工操作,避免了青島港口工人的意外傷害,同時在新冠肺炎疫情的特殊時期,海外集裝箱無人運送也保障了港口工人的安全,為青島疫情防控工作做出努力。

3.3 海洋生物醫藥

在青島海洋生物醫藥原材料管理海域增添數字技術設備,通過AI和大數據傳感器的監管,在電腦中記錄水質、含氧量、水溫、鹽度等海洋生態環境信息并進行監測,當異常情況發生時立即發出警告提醒,保證青島海洋生物醫藥原材料品質。同時數字技術對于海洋生物生長情況也能進行跟蹤,方便研究人員可以取得處在不同生長周期內的實驗材料。同時數字技術也可以跟進管理海域內海洋生物生活動向,為研究人員提供新生物醫藥材料信息。

生物醫藥研究階段耗時長、投入大,將數字技術融入青島醫藥行業的研發過程,在實驗初期幫助研發人員模擬實驗結果,成為推進實驗展開的依據;AI傳感器和熱成像技術實時關注實驗發展情況,一旦相應數據超過研究人員設定的安全范圍則首先發出提醒并進行智能調節,智能系統調節成功或失敗都會傳遞出信息,幫助研發人員跟進整個實驗過程(圖3)。

圖3 生物醫藥系統Fig.3 Biomedical systems

在此基礎上青島海洋生物醫藥需要發揮出自身特色,借助互聯網、5G 時代的浪潮,通過目前流行的短視頻、公眾號推送等新媒體方法,簡單記錄海洋醫生物醫藥取樣、研發、生產到成品的全過程,讓消費者了解生物醫藥生產環節,增加青島海洋生物醫藥品牌的可信賴度,提高青島海洋生物醫藥行業競爭力。

3.4 濱海旅游業

建立青島智慧旅游城市系統,突出青島作為“山海間的城市”旅游特點,以智能視覺、智能便利、智能服務、智能交通和智能平臺五大要素為中心分類,在游客旅程前、中、后3個階段提便利。①智能視覺,利用AI、計算機算法技術、增強現實(Augmented Reality,AR)技術、虛擬現實(Virtual Reality,VR)技術等,最大限度地發揮自然文化、歷史等觀光魅力,讓游客身臨其境體會出海捕魚、模擬帆船等海上項目,讓參加實體項目受限的游客(如,老人和兒童)也可以感受到青島旅游項目樂趣。通過VR 觀光系統的內容聯動,也會拉動實體項目游客的增長。②智能便利,通過智慧城市系統軟件推薦相應景區的旅游路線、景區周圍特色餐廳等實時預約和支付系統,游客也可以將意向地點全部選中,智能系統為其安排最佳旅游路線選擇。③智能服務,提供景區免費Wi-Fi服務,引進多語種翻譯,掃除外國友人游玩時的語言障礙;添加地區方言,如廣東話、閩南語、上海話等,解決外出旅游溝通不暢等問題。設置觀光聯絡中心、智能語音客服、智能觀光音頻等,游客無須導游也能了解青島歷史,方便快捷。④智能交通,系統連接共享汽車、共享單車等城市間移動交通工具,并提供實時地鐵和公交車信息,打造智能交通。⑤智能平臺,支持青島智能觀光城市內各種信息服務,同時對平臺上的數據進行收集、共享、應用等,建立綜合移動數據平臺。其中前4部分主要面向游客服務,智能平臺主要致力于后臺分析計算,根據游客喜好、年齡段、景區人流量時間段等有針對性改善服務(圖4)。

圖4 智慧旅游城市系統Fig.4 Smart tourism city system

通過青島智能旅游系統讓青島傳統旅游方式煥發新活力,提出“智能旅游城市指標”,從運營角度將青島向智慧旅游城市的方向發展,以數字技術為基礎助力青島未來旅游服務,保證青島濱海旅游業的效率性和可操作性,建設以旅游服務與營銷為一體的良性循環體系。

4 結論

隨著數字技術的長足發展及其向海洋產業的廣泛賦能,數字技術已成為海洋產業提質升級、追求高質量發展的主要方向。立足海洋產業生態化的演進規律,謀劃數字技術賦能海洋產業生態化轉型的推進策略,成為政策的關注點和研究的著力點。海洋產業生態化轉型能否順利實施,一定程度上決定了未來一段時期我國海洋產業發展的質量與效益,在海洋產業發展格局中具有全局性意義。

海洋是青島最大的特色和優勢所在,也是實現高質量發展的戰略要地。青島市第十三次黨代會明確提出了加快邁向“活力海洋之都、精彩宜人之城”的城市愿景,將青島的海洋發展擺在前所未有的位置。青島海洋產業應緊跟時代潮流,將重點海洋產業生態化轉型融合數字技術,加快數字經濟與海洋產業融合發展,賦能海洋產業生態發展。利用物聯網、云計算、大數據等數字技術,推進傳統海洋制造業轉型升級。提升港口物流智能化水平,促進海洋產業數字化升級和提升海洋服務業服務效率,催生海洋生物醫藥、海洋新材料等海洋戰略性新興產業與智慧漁業、智慧海上旅游新業態的快速發展壯大,實現海洋產業向低碳、綠色產業結構升級。

隨著數字技術的迭代和數字環境的變遷,海洋產業生態化也將面臨一些新問題。對此,學界還須做出深入探討,以更好地運用數字技術賦能海洋產業生態化轉型的實施。